Pannelli solari subacquei per un fv marino a prova di immersione

Un nuovo studio mostra come le celle solari possano raccogliere energia utile a fino a 50 m sotto la superficie del mare

Pannelli solari subacquei
Credits: Rudmer Zwerver © 123rf.com

Studiato il potenziale dei pannelli solari subacquei nei differenti corpi idrici

(Rinnovabili.it) – Da terreni e tetti alla superficie di laghi e mari. La tecnologia fotovoltaica continua a cercare nuove destinazioni d’uso e nel futuro prossimo potrebbe persino finire sott’acqua. L’idea di realizzare pannelli solari subacquei incomincia a farsi strada nel settore solare e non solo in relazione al fotovoltaico galleggiante. Riuscire a sfruttare la luce del sole dentro l’acqua permetterebbe, infatti, di alimentare efficacemente i veicoli sommergibili autonomi, soluzione sempre più richiesta nel mondo dell’offshore (leggi anche Veicoli sottomarini alimentati dalle onde: il futuro degli UAV è verde).

Purtroppo la maggior parte dei tentativi per utilizzare celle solari in questi ambienti non ha dato finora i risultati sperati. Il motivo? L’uso del silicio. Questo semiconduttore possiede un intervallo di banda relativamente stretto e assorbe la luce ultravioletta (UV), visibile e infrarossa (IR). Tuttavia l’acqua disperde e assorbe gran parte dello spettro visibile, catturando le lunghezze d’onda solari rosse e IR anche a basse profondità; prima, quindi, che le celle solari abbiano la possibilità di catturare i fotoni.

Al contrario, la luce blu e gialla riesce a penetrare in profondità nella colonna d’acqua. Ciò ha suggerito ai ricercatori di puntare a semiconduttori con gap di banda più ampi di quelli usati per il fotovoltaico a terra.

Al problema sta lavorando un gruppo di ricercatori New York University. In un articolo pubblicato ieri sulla rivista scientifica Joule (testo in inglese), il team spiega il lavoro svolto per studiare il potenziale dei pannelli solari subacquei. Jason A. Röhr e colleghi hanno prima valutato differenti corpi idrici, dalle acque più limpide degli oceani Atlantico e Pacifico ad un torbido lago finlandese. Per ciascun sito hanno poi calcolato i limiti d’efficienza del fotovoltaico.

Si è scoperto così che gli assorbitori solari funzionerebbero al meglio con un gap di banda ottimale di circa 1,8 elettronvolt a una profondità di due metri e di circa 2,4 elettronvolt a una profondità di 50 metri. Questi valori sono rimasti coerenti in tutte le fonti d’acqua studiate, suggerendo pertanto che i pannelli solari subacquei potrebbero essere adattati a specifiche profondità operative piuttosto che tipologie di corpo idrico.

Il team ha anche osservato come le celle solari organiche, dispositivi low cost noti per funzionare bene in condizioni di scarsa illuminazione, possano rappresentare la soluzione migliore in questo contesto.

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“I materiali dovrebbero cambiare, ma il design generale non dovrebbe mutare poi molto”, afferma Röhr. “I tradizionali pannelli solari al silicio, come quelli che puoi trovare sul tuo tetto, sono incapsulati per vietare danni all’ambiente. Studi hanno dimostrato che questi pannelli possono essere immersi e funzionare in acqua per mesi senza subire danni significativi. Con un incapsulamento simile si potrebbero ottenere nuovi pannelli solari subacquei realizzati con materiali ottimali”.

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